（精品）zigbee协议分析

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1、西南科技大学专业方向设计报告课程名称：通信工程专业方向设计设计名称：ZigBee协议分析姓名：董旭学号:20074920班级：通信0702指导教师：彭保起止日期：2010.12.1——2011.1.4西南科技大学信息工程学院制2ZigBee协议分析摘要：过去若干年以来，无线组网技术发展迅速。但迄今为止，无线组网技术的应用主要集中在高速率和相对长距离方面；研究重点始终放在提高数据速率上，高了还要更高。事实上，低速率应用比高速率应用更贴近我们的日常生活。本文所要介绍的802.15.4标准就是IEEE802.15工作组为低速率应用专门设计的一种无线组网技术。8

2、02.15.4（又称ZigBee）与IEEE的其他短距离无线技术，如蓝牙、WiFi、UWB互为补充，预计它低速率、低成本、自配置和拓扑灵活的特点使ZigBee芯片将像微处理器一样无处不在。本文对ZigBee协议作了简单的阐述和分析，对ZigBee协议结构的应用层(APL)、网络层(NWK)、物理层(PYH)、媒体接入控制层(MAC)作了详细的介绍。同时，对ZigBee网络拓扑结构也作了简单介绍。一、ZigBee协议概述ZigBee协议是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。在标准规范制订方面，主要是IEEE802.15.4小组与

3、ZigBeeAlliance两个组织，两者分别制订硬件与软件标准。在IEEE802.15.4方面，2000年12月IEEE成立了802.15.4小组，负责制订媒体存取控制层(MAC)与物理层(PHY)规范，2003年5月通过802.15.4标准；在ZigBee联盟方面，ZigBee联盟是在2002年10月由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、Philips与Invensys共同成立，ZigBee联盟负责制订网路层、安全管理、应用界面规范，其次也肩负互通测试，目前ZigBee联盟已推出第1.0版规范(Version1.0)，成员已达

4、150多个。ZigBee协议依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的无线技术，它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术将是最低功耗和成本的技术，同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的

5、业务。所以ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。二、ZigBee协议主要应用领域ZigBee的出发点是希望能发展一种易布建的低成本无线网络，同时其低耗电性将使产品的电池能维持6个月到数年的时间。在产品发展的初期，将以工业或企业市场的感应式网路为主，提供感应辨识、灯光与安全控制等功能，再逐渐将目前市场拓展至家庭中的应用。7通常符合以下条件之一的应用，就可以考虑采用ZigBee技术：1、设备成本很低，传输的数据量很小2、设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块3、没有充足的电力支持，只

6、能使用一次性电池4、频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难5、需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制ZigBee协议是专为低速率传感器和控制网络设计的无线网络协议。其主要应用在于：1、建筑自动化网络2、住宅安防系统（如：火警的感测和通知系统、门禁系统）3、工业控制网络（如：生产机台之流程控制系统、无线仓库管理系统）4、远程抄表（如：小区水、电、气表的集抄系统）5、PC外设（如：无线网卡、无线鼠标、无线键盘）6、信息家电（如：智能遥控器、智能空调系统）三、ZigBee协议体系结构ZigBee协议结构在采用OSI七层模型的基

7、础上根据市场和应用的实际需要而定义而成的。ZigBee协议规范采用了IEEE802．15．4定义的物理层(PHY)和媒体介质访问层(MAC)，由摩托罗拉、飞利浦半导体、三菱电气等国际知名公司组成的ZigBee联盟定义了网络层(NWK)和应用层(APL)。ZigBee支持星形、树状和网状网络拓扑结构，其协议体系结构如图1所示。（图1）（一）、对于物理层(PHY)，ZigBee采用了868／915MHz物理层和2．4GHz物理层，两个物理层都基于直接序列扩频(DSSS)技术，使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率不同。

8、物理层数据包由同步包头、物理层包头和物理层净荷3部分组成。物理层通过射频固件和射